Расчет цехового электрооборудования

Найдём мощность, требующуюся для  общего рабочего освещения цеха и  местного освещения рабочих мест. Установленная мощность, требующаяся  для общего рабочего освещения  цеха Руст.осв., определяется по формуле:

              

                           Руст.осв. = Руд ·S ,

 

 

   где:  Руд - удельная мощность, равная для   цехов пищевых предприятий     10. Вт/м².

              S- площадь помещения, м².

                   Руст.осв. = 10 ·1500 = 15000Вт.

Из Приложения 4 в [1] выбираем тип  светильников и определяем , количество и мощность ламп.

Итак, выбираем светильник типа ЛДР-2 80,   в   котором  установлены 2 лампы мощностью 80Вт каждая.

Определим их количество К по формуле:

 

                                К = Руст.осв./Рc.

         

           где Рc. – мощность одного светильника.

 

                     К=15000 / 2 * 80 = 93,75 = 94шт.

           Найдём  активную потребную мощность  на общее рабочее освещение  Рпотр.осв. по формуле:

                   Рпотр.осв. = Руст.осв * Кспр.осв.  

 

где Кспр.осв – коэффициент  спроса освещения (у нас равен 1).

    

              Рпотр.осв. =15000 * 1 = 15000 Вт.

   Вычислим  реактивную потребную мощность  на общее рабочее освещение по формуле:

                  Qпотр.осв.= Рпотр.осв. · tg φ_осв.

            При использовании люминесцентных  ламп реактивная  мощность потребляется   дросселями  светильников.    Приближенно можно считать, что cos φ_осв=0,95 (т.е. tg φ_осв= 0,33).           

                Qпотр.осв.= 15000*0,33 = 4950 Вар.

              

4.Расчет мощности трансформатора

Цеховые подстанции могут быть одно или двух трансформаторными. Применение подстанций с числом трансформаторов  более двух, как правило, экономически нецелесообразно.

Подстанции с одним трансформатором  следует применять для потребителей 2 и 3 категории, в частности при  двухсменной работе, когда недовыработка  продукции за время перерыва питания  может быть восполнена работой в  третью смену. При этом необходимо предусматривать складской резерв трансформаторов и резервирование питания наиболее ответственных потребителей.

Двух трансформаторные цеховые  подстанции следует применять при  значительной мощности нагрузок и для  потребителей 1 категории, а также  при трехсменной работе электроприемников 2 категории. Кроме того, двух трансформаторные цеховые подстанции могут оказаться целесообразными в следующих случаях:

при неравномерном суточном или  годовом графике нагрузок, в частности, при наличии сезонных нагрузок или  при одно-двухсменной работе со значительной разницей загрузки смен;

когда мощность трансформаторов лимитируется условиями их транспортировки, высотой  помещения и другими соображениями, требующими уменьшения массы или  габаритов трансформаторов;

при расширении подстанции, если окажется нецелесообразной замена существующего трансформатора на более мощный.

         Полная потребная мощность силового  трансформатора определяется по  формуле:

                       Sпотр.=    ,  где

 

– коэффициент несовпадения максимумов нагрузки ≈0,92.

Рпотр.Σ – суммарная потребная активная мощность двигателей и освещения. Qпотр.Σ –суммарная потребная реактивная мощность двигателей и      освещения.

Определим суммарную потребную  активную мощность двигателей и  освещения 

                                 Рпотр. Σ = Рпотр.дв. + Рпотр.осв.,  где  

                    Рпотр.дв. = Руст.дв.* Кспр.

                    Руст.дв.= 159500 Вт. (нижняя строка столбца  2 таблицы 4).

.         Кспр.дв.= 0,65 (исходные данные).

          Рпотр.дв. = 159500 * 0,65 = 103675 Вт.

          Рпотр.осв.=15000 Вт.(из расчета освещения).

                      Рпотр. Σ  = 103675 + 15000 = 118675 Вт.

           Определим  суммарную потребную реактивную  мощность двигателей и  освещения :

                   Qпотр.Σ = Qпотр.дв. + Qпотр.осв., где

Qпотр.дв. = Рпотр.дв. * tg φ ср.взв.,

а   tg φ ср.взв. определяем из Сos φ ср.взв. по формуле

                            tgj ср. взв.= .

          Сos φ ср.взв. = S(Рном.i·Сos φi) / SPном.i.  

  где   SPном.i   = 159500 Вт. (нижняя строка столбца 2 таблицы 4)

         S(Рном.i·Сos φi) = 143790 Вт - получаем путем перемножения данных соответствующих строк столбцов 2 и 4 таблицы 4, занесения результатов в столбец 11 и суммирования строк столбца 11(нижняя строка столбца 11 таблицы 4).

                  Сos φ ср.взв. =143790 / 159500 = 0,9 .

               tg φ ср.взв. = = 0,48.

              Qпотр.дв. = 118675 * 0,48 = 56964 Вар.     

              Qпотр.Σ = 56964 + 4950 = 61914 Вар.

г) Найдём полную потребную мощность силового трансформатора  Sпотр.= = 158,852 кВА.

По найденной потребной мощности Sпотр. выбираем силовой трансформатор по Приложению 5 в [1] исходя из условия, что:

                         Sном.катал. > Sпотр.

Выбираем трансформатор ТМ - 160 кВа           

5. Расчёт батареи конденсаторов  для повышения 
коэффициента мощности.

Для компенсации реактивной мощности предприятия электротехнической промышленности выпускают статические конденсаторы и  синхронные компенсаторы. Батареи конденсаторов выпускаются на номинальные напряжения 10, 6, 0.38 кВ. в трех- и однофазном исполнении.

Батареи конденсаторов (БК) по сравнению  с другими источниками реактивной мощности имеют следующие преимущества:

1. Малые потери активной мощности (0.0025... 0.005 кВт/кВАр);
2. Простота эксплуатации (нет вращающихся и трущихся частей);
3. Возможность установки конденсаторов без специальных фундаментов.

 

Определим мощность компенсирующих устройств Qк:

    Qк = Qпотр.дв. – Qэ = Рпотр.дв. * (tg φ ср.взв. - tg φэ),

                        tg φэ = _{= 0,3 ,}

  где: Сos φэ = 0,96 (исходные данные).

Вычислим мощность компенсирующих устройств:

            Qк = 103,675 * (0,48-0,3) = 103,675 * 0,18 = 18,660 кВт.

 

6. Выбор схемы трансформаторной подстанции и схемы подключения измерительных приборов.

       Выбираем однотрансформаторную подстанцию с трансформатором              ТМ - 160 кВА. 10/0,4кВ.  ( Т ).

       К  сети 10 кВ  подключается трансформатор через разъединитель ( Р )  с предохранителями.

        Для подключения измерительных приборов используются стандартные измерительные трансформаторы тока типа Т-0,66 400/5  ( тт )  .

Выбираем счетчик типа СА4У ( Wh ).

Выбираем амперметр типа Э365 400/5 ( А ).

Выбираем вольметр типа Э365 0-500В. ( V ).

 

В скобках указаны обозначения  приборов на схеме трансформаторной подстанции (рис.3).

 

 

 

                                            Рис.№3

                    7. Определение годового расхода энергии.

Для определения годового расхода  электроэнергии данные предыдущих расчетов и годовое число часов работы электросилового оборудования и освещения сводим в таблицу 6. При односменной работе цеха (2000 час./год.) среднее годовое число часов использования внутреннего освещения принимается равным 500 часов. Коэффициент спроса для внутреннего освещения Кспр. =1

Перемножив потребную мощность на часы работы в соответствующих строках таблицы 6, получаем годовой расход электроэнергии.

           В  нижней графе таблицы 6 получаем  общий итог потребной активной  мощности Рпотр.Σ, потребной реактивной мощности Qпотр.Σ и годового расхода активной энергии по цеху WаΣ и реактивной энергии по цеху  WрΣ.

Таблица 6.                                                                                                   

Наименование потребителя	Уст. Мощность, кВт..	Коэффициент мощности	Коэффициент спроса	Потребная мощность		Время работы в году, часы	Годовой расход электроэнергии
				Активная кВт.	Реактивная кВАр.		Аактивная кВт.*ч.	Реактивная ,кВАр.*ч.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Электро-двигатели	159,5	0,96	0,65	118,675	56,964	2000	237350	113928
Внутреннее освещение	15,0	0,95	1,0	15,0	4,95	500	7500	2475
Суммарное значение	-	-	-	133,675	61,914	-	244850	116403

8. Расчет годовой стоимости электрической  энергии

 

Считаем что для нашего предприятия  действует двухставочный тариф, состоящий из годовой платы за 1 кВт. заявленной максимальной мощности и 1 кВт.*ч. отпущенной потребителю активной электрической энергии.

Под заявленной мощностью подразумевается  абонированная  потребителем мощность в период максимальной загрузки энергосистемы и фиксируемая в договоре на электроэнергию. Часы максимума нагрузки устанавливаются энергоснабжающей организацией на каждый квартал и фиксируются в договоре.

Плата за 1 кВт.*ч. устанавливается  за отпущенную потребителю электроэнергию, учтенную расчетными счетчиками на стороне первичного напряжения. Так как у нас счетчик установлен на стороне вторичного напряжения, то указанная в прейскуранте плата за 1 кВт.*ч. умножается на коэффициент 1,025.

Оплату за электроэнергию, израсходованную  цехом в течении года, рассчитываем по формуле:

               N = (Pмакс * Nо + WаΣ * Nд) * (1-а), где

N – годовая плата за электроэнергию ( руб.);

Pмакс – наибольшая потребляемая получасовая мощность, совпадающая с периодом максимальной нагрузки энергосистемы (кВт.);

Nо – плата за один кВт. заявленной потребителем максимальной мощности (руб./кВт)(исх. данные);

WаΣ - количество активной электроэнергии, отпущенной предприятию за год (кВт*ч)(из таблицы 6);

Nд - плата за 1 кВт.*ч. отпущенной потребителю активной электроэнергии, руб./кВт.*ч. (исх. данные);

а - скидка к тарифу на электрическую  энергию за компенсацию реактивной мощности в электроустановках потребителей, принимается при расчетах, равной 0,02...0,08 (принимаем – 0,05).

Pмакс. определяется по формуле   Pмакс.  = (1,2 – 1,6) * Рпотр.Σ

Рпотр.Σ  - из таблицы 6 ;

Коэффициэнт примем равным -   1,5;

                  Pмакс.  = 1,5 * 133,675= 200,51 кВт.

N = (200,51 * 300 + 244,850 * 1) *(1 – 0,05) =(60153 +244850) * 0,95 =

                =305003 * 0,95 = 289752,85 руб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1.Иноземцев  И.М., Гаврилюк Я.Д., Попов А.А. Общая  электротехника и электроника. Электротехника и электроника. Задания и методические указания к выполнению курсовой работы. М. МГУ ТУ. 2005.

 

2.Копылов И.П. Электрические  машины. Учебник для ВУЗов. М.: Энергоатомиздат, 1986.

3.Буртаев Ю.В., Овсянников П.Н.  Теоретические основы электротехники. Учебник для техникумов. М.: Энергоатомиздат, 1984.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1. Параметры двигателей

Ном.мощн. Рн, кВт	00,75	11,1	11,5	22,2	33	44	55,5	77,5	111	15	118,5	222
КПД ( η)	00,77	00,775	00,81	00,83	00,845	00,865	00,875	00,875	00,88	00,875	00,885	00,89
Cosφ	00,87	00,87	00,85	00,87	00,88	00,89	00,91	00,88	00,9	00,9	00,92	00,9
Iпуск/Iном	55,5	55,5	66,5	66,5	66,5	77,5	77,5	77,5	77,5	77,5	77,5	77,5

 

 

 

Приложение 2. Шкала номинальных токов плавких вставок предохранителей типов НПН: 6, 10, 16, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150А.

 

Приложение 3. Длительно допустимые токовые нагрузки на изолированные провода с алюминиевыми жилами при прокладке сети в помещении (температура окружающего воздуха 25°С). Провода трехжильные, проложенные открыто, с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией.

 

Приложени	е 3		Приложени	е 4
Сечение	Iном. А		Тип свети-	Число	Мощность
2,5 кв.мм.	19		льников	ламп	лампы
4,0 кв.мм.	27		ЛДР 40	2шт	40Вт
6,0 кв.мм.	32		ЛДР-2 80	2шт	80Вт
10,0 кв.мм.	42		ЛДОР-2 40	2шт	40Вт
16,0 кв.мм.	60		ЛОУ-IП 40	2шт	40Вт
25,0 кв.мм.	75
35,0 кв.мм.	90
50,0 кв.мм.	110

Приложение 4. Люминесцентные светильники для производственных помещений и нормальных условий.

Приложение 5. Номинальные мощности силовых трансформаторов (кВА): 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600 и т.д.

  Трехфазные  трансформаторы двухобмоточного  типа ТМ с масляным охлаждением предназначены для преобразования трехфазной системы с переменным  напряжением 35; 10; 5; 6; 3 кВ в трехфазную систему переменным  напряжением 0,23; 0,4; 0,69 кВ и применяются в наружных и внутренних электроустановках. В обозначении трансформаторов числитель – мощность трансформатора в кВА, знаменатель – напряжение в кВ. Например, ТМ-400/10: трансформатор двухобмоточный с масляным охлаждением мощностью 400кВА на напряжение 10кВ (на стороне высшего напряжения).